ldd 5 锁、并发

1. 之前的问题

if (!dptr->data[s_pos]) {
    dptr->data[s_pos] = kmalloc(quantum, GFP_KERNEL);
    if (!dptr->data[s_pos])
        goto out;
}

这里如果两个进程同时走到kmalloc则会有问题。kmalloc之前进程切换，则会导致某个进程调用时内核内存泄漏。所以要并发控制


2. 信号量、互斥锁
即理论上的P V操作，内核封装了一层作为互斥锁（概念上默认是睡眠的）。以下三个版本区别如下：
void down(struct semaphore *sem);   这个一直等待。不可中断，是建立“非可杀进程”的手段
int down_interruptible(struct semaphore *sem);    也一直等待，但是可中断。
int down_trylock(struct semaphore *sem);    这个则不睡眠


另一种是读写类型的信号量，实现成读写类的互斥锁。这种互斥锁的问题是写者多时，读的执行线程会饥饿。
这里的执行线程不是线程，而是指可能执行到它的代码流。既包括用户空间调进来的，也包含正常的中断等。


一个执行线程等待另一个执行线程完成一些工作时，一般不用互斥锁，而是可用completion接口。


3. 自旋锁
即忙等，它最初是用于多处理器上的。而在单处理下，内核抢占的行为就类似于SMP。


优点：1.它广泛用于不可休眠的代码中，如中断处理中；2.正确使用时，性能比信号量更好。


非内核抢占单处理器上的内核代码进入自旋状态，则会永远自旋。


自旋锁使用原则：拥有锁的代码必须是原子的，原子的意思是不可以睡眠，不可以中断：
睡眠会如何：如果拥有自旋锁的代码睡眠，则会造成其他执行线程取锁忙等，性能差；解决方法是一般拥有自旋锁则禁止内核抢占；
中断会如何：如果取到自旋锁的代码被中断，假如中断处理试图再取此锁，则死锁。解决方法是在自旋锁获取的同时禁止当前cpu中断。


void spin_lock(spinlock_t *lock);


以下二个用于可能在中断处理中取得的自旋锁，如上述，它取得锁后禁中断。
void spin_lock_irqsave(spinlock_t *lock, unsigned long flags);
void spin_lock_irq(spinlock_t *lock);     


以下用于可能在中断下半部取得自旋锁的代码，如取得则禁软中断。
void spin_lock_bh(spinlock_t *lock)


4. 锁的注意
死锁防止：
1. 单锁：单锁死锁最可能的是获取锁的代码去调用某函数，而这函数中又试图取锁。无论互斥锁还是自旋锁，都死锁；
2. 多锁：理论上的方法是取锁顺序一致，但这方法不可操作；
        实践性强的如下：先取局部锁，后取大锁； 有互斥锁（信号量）与自旋锁同时存在时，一定先取互斥锁，否则自旋锁睡眠。
最好防止需要多锁的情况。


粒度：
2.0最初是大内核锁，慢慢优化到如今。


设计锁的规则：最初使用大粒度锁，除非真正发现锁竞争会导致问题再尝试细化。因为真正的性能瓶颈往往出现在非预期的情况。


5. 非锁处理方法
循环缓冲区：生产消费者模型；原子变量、内核位操作：cpu硬件级锁；
seqlock、rcu等高级货。